2021届高三化学一轮复习重点专题16——工业流程中含铁化合物的制备（练习）解析版

2021届高三化学一轮复习——工业流程中含铁化合物的制备

一、选择题

1碱式硫酸铁[Fex(OH)y(SO4)z](其中Fe元素为＋3价)是一种新型高效絮凝剂。一种利用废铁屑(含Fe和少量Al2O3、Fe2O3)生产碱式硫酸铁的工艺流程如下 ：

下列说法正确的是(　　)

A．x、y、z一定符合关系式：x＝y＝z

B．“过滤”所得滤液中只含溶质FeSO4

C．“反应Ⅰ”中包含的反应类型有置换反应、化合反应和复分解反应

D．在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量，若有11.2 L(标准状况)的O2参与反应，则相当于节约4 mol NaNO2

答案　C

解析　[Fex(OH)y(SO4)z](其中Fe元素为＋3价)，化合价代数和为0，x、y、z一定符合关系式：3x＝y＋2z，故A错误；“过滤”所得滤液中除含溶质FeSO4外还有Na2SO4，故B错误；由分析可知，“反应Ⅰ”中包含的反应类型有置换反应：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，化合反应Fe2(SO4)3＋Fe===3FeSO4和复分解反应Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O、Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O，故C正确；在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量，若参与反应的O2有11.2 L(标准状况)，反应过程中提供电子相等，则相当于节约NaNO2的物质的量＝＝2 mol。

2．(2019·潍坊期中)以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2、少量FeS2)为原料，生产Fe3O4的部分工艺流程如下：

下列说法错误的是(　　)

A．用NaOH溶液吸收焙烧过程产生的SO2有利于保护环境和资源再利用

B．从高硫铝土矿中可制得Al、Fe的化合物

C．向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，铝元素存在的形式由AlO转化为Al3＋

D．FeS2与Fe2O3混合后在无氧条件下焙烧的目的是生成Fe3O4和SO2

答案　C

解析　C项，通入过量的二氧化碳，滤液中的AlO只能转化为氢氧化铝沉淀。

3(2020·衡阳调研)某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物，工业上以该废渣为原料生产CuCl2·2H2O晶体的工艺流程如下：

下列说法正确的是(　　)

A．焙烧过程中每消耗1 mol CuS则消耗3 mol O2

B．焙烧后的废气能够使酸性高锰酸钾溶液褪色

C．滤渣中主要含铁的氧化物

D．将获得的CuCl2·2H2O晶体加热可制得CuCl2固体

答案　B

解析　A项，2CuS＋3O22CuO＋2SO2，由方程式可知，1 mol CuS消耗1.5 mol O2，错误；B项，废气中含有SO2，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，正确；C项，调节pH时，Fe3＋水解转化为Fe(OH)3而除去，错误；D项，将CuCl2·2H2O直接加热脱水，Cu2＋水解，HCl挥发会产生Cu(OH)2，无法得到CuCl2，错误。

4、用废铁屑制备磁性胶体粒子的过程如下。下列说法不正确的是(　　)

A．用Na2CO3溶液浸泡是为了除去废铁屑表面的油污

B．通入N2是防止空气中的O2氧化Fe2＋

C．加适量的H2O2是为了将部分Fe2＋氧化为Fe3＋，涉及反应：H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O

D．溶液A中Fe2＋和Fe3＋的浓度比为2∶1

答案　D

解析　Na2CO3溶液显碱性，油污在碱性溶液中发生水解，用Na2CO3溶液浸泡是为了除去废铁屑表面的油污，A正确；Fe2＋容易被O2氧化，所以通入N2的目的是防止空气中的O2氧化Fe2＋，B正确；利用H2O2的氧化性，把部分Fe2＋氧化成Fe3＋，涉及的反应为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，C正确；Fe3O4中Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为1∶2，即溶液A中Fe2＋和Fe3＋的浓度比为1∶2，D错误。

5．FeCO3与砂糖混用可以作补血剂，实验室里制备FeCO3的流程如图所示，下列说法不正确的是(　　)

A．产品FeCO3在空气中高温分解可得到纯净的FeO

B．沉淀过程中有CO2气体放出

C．过滤操作的常用玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒

D．可利用KSCN溶液检验FeSO4溶液是否变质

答案　A

解析　FeCO3中的＋2价的铁在高温时会被空气中的氧气氧化。

6．从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下：

则下列说法正确的是(　　)

A．试剂a是铁、试剂b是稀硫酸

B．操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用仪器相同

C．试剂c是氯气，相应的反应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－

D．用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否还有Fe2＋

答案　C

解析　A项，由最终要得到氯化铁晶体及流程图知，b是盐酸，错误；B项，操作Ⅰ和操作Ⅱ是过滤，操作Ⅲ为蒸发结晶，所用仪器不相同，错误；C项，滤液Z和X中均含有氯化亚铁，因此c为氯气，正确；D项，高锰酸钾也能氧化氯离子而褪色，因此不能用于检验溶液W中是否含有亚铁离子，错误。

7．(2019·湖南高三高考模拟)高磷鲕状赤铁矿(主要含有Fe2O3、少量Al2O3、CaO、SiO2等)是我国一种重要的沉积型铁矿资源，以高磷鲕状赤铁矿为原料制备纯度较高的铁红，其流程如图所示。下列说法错误的是(　　)

A．铁红可用于油漆、油墨、建筑物着色剂

B．酸浸液遇K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀

C．洗涤滤渣时要用玻璃棒不断搅拌

D．氧化时选用的试剂可以是H2O2、NaClO溶液

答案　C

解析　铁红的主要成分是氧化铁，为红棕色，可用于油漆、油墨、建筑物的着色剂，A项正确；酸浸液中含有Fe2＋，遇K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色的沉淀，B项正确；用玻璃棒不断搅拌会破坏氢氧化铁，使一部分氢氧化铁溶解，降低产率，C项错误；氧化Fe2＋时可选用H2O2、NaClO溶液作为氧化剂，将Fe2＋氧化为Fe3＋，D项正确。

8、硫酸亚铁是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)。下列说法错误的是(　　)

A．碱式硫酸铁水解能产生Fe(OH)3胶体，可用作净水剂，该过程仅发生物理变化

B．该温度下，(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4的小

C．可用KSCN溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化

D．为防止NH4HCO3分解，生产FeCO3需在较低温度下进行

答案　A

解析　A项，碱式硫酸铁电离产生Fe3＋，Fe3＋能发生水解生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体具有吸附性，可用作净水剂，在此过程中，既发生物理变化，又发生化学变化，错误；B项，(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4的小，所以FeSO4才能与(NH4)2SO4反应生成(NH4)2Fe(SO4)2，正确；C项，KSCN溶液遇Fe2＋溶液无现象，(NH4)2Fe(SO4)2若被氧化则生成Fe3＋，KSCN溶液遇Fe3＋溶液变红，正确；D项，NH4HCO3不稳定，受热易分解，所以为防止NH4HCO3分解，生产FeCO3需在较低温度下进行，正确。

二、非选择题

9绿矾(FeSO4·7H2O)可用于色谱分析剂、净水、照相制版等方面。下面是以铁屑(含少量锡等杂质)生产绿矾的一种方法：

已知：在H2S饱和溶液中，SnS沉淀完全时的pH为1.6；FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0，沉淀完全时溶液的pH为5.5。

(1)操作Ⅳ的顺序依次为：________________、冷却结晶、__________________。

(2)操作Ⅳ得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤，其目的是：①除去晶体表面附着的硫酸等杂质；②________________________。

答案　(1)蒸发浓缩　过滤　 (2)降低绿矾的溶解度，减少绿矾的损失

解析　FeSO4溶液通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到FeSO4·7H2O晶体。

10．下图是用共沉淀法制备纳米四氧化三铁的流程。

(1)除Fe3O4外，铁的两种常见氧化物中，在空气中性质比较稳定的是_______________(填化学式)，该物质的用途是__________________________________________________________

______________________________________________________。(任写一种)

(2)实验室保存溶液B时为了防止出现浑浊通常采用的措施是_________________________

______________________________________________________________________________。

(3)证明沉淀已经洗涤干净的操作是_______________________________________________。

(4)写出该方法中发生的主要反应的离子方程式：___________________________________。

(5)实际生产中为提高产率，起始所用FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O的物质的量之比大于1∶2，原因是_______________________________________________________________________。

答案　(1)Fe2O3　制红色油漆、涂料、炼铁等

(2)加盐酸

(3)取少量最后一次洗涤液于试管中，加盐酸酸化，滴加氯化钡溶液，不产生白色沉淀

(4)Fe2＋＋2Fe3＋＋8OH－Fe3O4＋4H2O

(5)反应过程中部分亚铁离子被氧气氧化为铁离子

解析　(2)实验室保存溶液B(FeCl3)时，为了防止水解出现浑浊，通常采用的措施是加盐酸抑制FeCl3水解生成Fe(OH)3沉淀。

(3)证明沉淀已经洗涤干净，只要检验洗涤液中是否含硫酸根离子，操作是取少量最后一次洗涤液于试管中，加盐酸酸化，滴加氯化钡溶液，不产生白色沉淀。

(4)该方法中发生的主要反应的离子方程式为Fe2＋＋2Fe3＋＋8OH－Fe3O4＋4H2O。

(5)实际生产中为提高产率，起始所用FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O的物质的量之比大于1∶2，原因是反应过程中部分亚铁离子被氧气氧化为铁离子。

11．绿矾(FeSO4·7H2O)是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。下面是以市售铁屑(含少量锡、氧化铁等杂质)为原料生产纯净绿矾的一种方法：

查询资料，得有关物质的数据如下表：

(1)检验制得的绿矾晶体中是否含有Fe3＋，最好选用的试剂为________________(填字母)。

A．KSCN溶液  B．NaOH溶液  C．KMnO4溶液

(2)操作Ⅱ中，通入硫化氢至饱和的目的是(写两点)____________、___________。

(3)操作Ⅳ的顺序依次为____________、冷却结晶、过滤。

(4)测定绿矾产品中Fe2＋含量的方法是：

a．称取3.72 g绿矾产品，溶解，在250 mL 容量瓶中定容；

b．量取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中；

c．用硫酸酸化的0.010 00 mol·L－1 KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00 mL。

①滴定时盛放KMnO4溶液的仪器为____________(填仪器名称)。

②计算上述样品中FeSO4·7H2O的质量分数为______。

③上述测定中，若滴定管规格为50 mL，则步骤a中称取样品的质量不能超过________ g。(保留4位小数)

答案　(1)A

(2)除去溶液中的Sn2＋　将Fe3＋还原成Fe2＋

(3)蒸发浓缩

(4)①酸式滴定管　②75%　③9.266 7

解析　(2)通入硫化氢至饱和的目的是：硫化氢具有强还原性，可以将Fe3＋还原为Fe2＋。H2S在溶液中饱和，可以增大溶液中的S2－浓度，尽量保证将Sn2＋转化为SnS沉淀，以便于过滤除去Sn杂质。(3)溶液中得到晶体，需要对溶液进行加热蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥等，所以操作Ⅳ的顺序依次为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。(4)②用硫酸酸化的0.010 00 mol·L－1KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00 mL，则根据方程式：5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O得到：n(Fe2＋)＝0.010 00 mol·L－1×0.020 0 L×5＝0.001 mol。所以250 mL溶液中有n(Fe2＋)＝0.01 mol。则FeSO4·7H2O物质的量也是0.01 mol，质量为0.01 mol×278 g·mol－1＝2.78 g，质量分数为：×100%≈75%。③若滴定管规格为50 mL，则最多能量出50 mL的高锰酸钾溶液，根据方程式：5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O得到最多反应的n(Fe2＋)＝0.010 00 mol·L－1×0.050 0L×5＝0.002 5 mol，所以250 mL溶液中有n(Fe2＋)＝0.025 mol，则FeSO4·7H2O物质的量最多是0.025 mol，质量为0.025 mol×278 g·mol－1＝6.95 g，因为样品中FeSO4·7H2O的质量分数为75%，所以样品质量为6.95 g÷75%≈9.266 7 g。